ИНЖЕНЕРНО - ТЕХНИЧЕCКИЕ СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

ВИДЫ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

ПЕРВИЧНЫЕ - ВТОРИЧНЫЕ - БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ

Правила устройства электроустановок (ПУЭ) определяют такие понятия, как энергетическая система и система энергоснабжения. При этом не конкретизируются устройства, в эти системы входящие.

Источники питания

С чего начинается работа любой электроустановки (от карманного фонарика до персонального компьютера или холодильника)? С подключения к электропитанию.

Общее определение: источник электропитания – это устройство для производства, преобразования электроэнергии, подачи напряжения в аварийных ситуациях.

Под эту категорию подпадает достаточно много устройств. Для большинства потребителей знакомы такие понятия, как электростанции, трансформаторные подстанции, генераторы, аккумуляторы, одноразовые батарейки. Кроме того, каждый держал в руках зарядное устройство для телефона или БП для ноутбука. Это и есть источники питания во всем разнообразии.

Для рядового потребителя взаимодействие с подобными устройствами упрощено до минимума:

Интерес к устройству возникает лишь при его поломке.

Разберем основные их типы.

ИСТОЧНИКИ ПЕРВИЧНОГО ПИТАНИЯ

К ним относятся устройства, которые генерируют электроэнергию, не имея на входе напряжения. Выполняется преобразование любого другого вида энергии в электрическую. Из ничего получить что-либо невозможно (доказано Эйнштейном). Поэтому генерирующие установки используют силы природы.

Для получения электричества можно использовать три вида энергии: механическую, тепловую, либо световую. Соответственно, любой источник первичного питания относится к этим группам.

Механическая энергия.

С ее помощью вращается ротор генератора, вследствие чего на его обмотках возникает электрический ток. Крутящий момент можно извлечь разными способами:

  1. Гидроэлектростанции получают его за счет перепада давления между уровнями воды (для этого строят плотины). Грамотно спроектированные турбины под непосредственным влиянием этих сил передают вращение на генератор. Это достаточно дешевый способ получения энергии, поскольку течение реки условно бесплатно.
  2. Еще один способ получить пользу из воды – генераторы, работающие от перепада уровня на линии прибоя, или прилива-отлива. Такие установки более сложные в техническом плане, но при отсутствии рядом полноводных рек, работают эффективно.
  3. Ветровые станции также работают не везде. Необходимо постоянное линейное движение воздуха. Отношение стоимости производства к выдаваемой мощности на порядок хуже, чем у гидроэлектростанций, однако такие генерирующие системы более экологичны.

Тепловая энергия.

Сразу оговоримся: электричество получают не напрямую от тепла, хотя есть опытные образцы термопар. Но до промышленного применения им еще далеко. С помощью тепла банально кипятится вода, полученный пар вращает турбину. А дальше – как в гидроэлектростанции.

Так что тепловые генераторы – это тоже механика.

Атомная электростанция.

Самый яркий представитель в этой категории – . При ядерном распаде выделяется огромное количество тепла. Вода нагревается очень эффективно, нет зависимости от природных явлений. Главная задача – жесточайший контроль над безопасностью. Экологи разумеется против, но если к ним прислушиваться, придется отказаться от технического прогресса.

Тепловая электростанция.

Энергию получают, сжигая горючие материалы. Это может быть природный газ, уголь, мазут, солярка, и даже дрова. Экологичность генерации напрямую зависит от используемого топлива. Экономически такие установки выгодны лишь там, где в пределах транспортной доступности имеются большие запасы топлива.

Часто ТЭС строят в регионах, где нет возможности получить энергию иным способом (про эффективность в таком случае можно забыть). Просто стоимость возведения атомной станции не всегда оправдывается необходимостью в электричестве. Да и противопоказаний у АЭС слишком много (например, сейсмические риски).

Световая энергия.

Установки обычно называют солнечными электростанциями, хотя это не совсем верно. Фотоэлементы работают не только от прямых солнечных лучей. Для «старта» достаточно обычного дневного света даже при 100% облачности. Преобразования в механику не требуются: фотоэлементы сразу вырабатывают электроток.

Представители Greenpeace и им подобных организаций считают эту энергию самой чистой, однако это в корне неверно. Во-первых, никто не занимался изучением влияния вынужденной тени от огромных площадей солнечных батарей на земную кору. Во-вторых, производство и утилизация фотоэлементов далеко не экологичный процесс.

Тем не менее, наряду с АЭС, они относятся к перспективным.

Недостатков всего два:

  1. Очевидно, что ночью электростанция не работает. Следовательно, необходимо накапливать электроэнергию с помощью аккумуляторных батарей, либо встраивать такие генерирующие системы в некие единые сети, где каждый источник дополняет друг друга.
  2. Стоимость подобных станций слишком высока.

Химические источники питания вроде как держатся особняком, но это также первичные генераторы электроэнергии. Важно: Речь идет о батарейках, не путать с аккумуляторами.

Для получения электричества используется химическая реакция. Несмотря на то, что энергия получается напрямую, без преобразования в механическую, экономика таких источников питания крайне низкая. Высокая стоимость элементов питания и необходимость постоянного обновления, не позволяет использовать эту энергию массово.

В начало

ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Для получения требуемых параметров электропитания, необходимо синхронизировать всех потребителей с генерирующими системами. Это невозможно по целому ряду причин:

Соответственно, необходимы промежуточные преобразователи параметров между генерирующей системой и потребителем. Эти устройства называются вторичными источниками питания.

Для информации: Определение вторичности относительно. Например, трансформаторная подстанция между электростанцией и вашим домом, относительно генерирующей системы является вторичным источником питания. А по отношению к зарядному устройству вашего смартфона – это первичный источник.

Применимо к электроприборам, если розетку 220 вольт считать первичкой, вторичным является любой блок питания. Вне зависимости от того, встроен он в телевизор, или выполнен отдельным устройством, как в ноутбуке.

Помимо основной задачи: преобразовывать параметры напряжения и тока, источник вторичного питания может выполнять роль стабилизатора.

В начало

БЕСПЕРЕБОЙНЫЕ И РЕЗЕРВНЫЕ ИСТОЧНИКИ

К этим категориям относятся генерирующие системы, которые обеспечивают питание в случае выхода из строя основных поставщиков энергии. В чем между ними отличие, ведь задача одна?

Бесперебойные блоки питания всегда находятся в режиме «on-line». Это значит, что при пропадании основного питания, мгновенно подключается собственный источник. Наилучший вариант – аккумуляторная батарея, работающая в буферном режиме. Разумеется, необходим преобразователь напряжения, стабилизатор, и пр. Но это тема для другой статьи.

Преимущества очевидны: потребитель практически не замечает перехода на «запасной» источник. Это особенно важно для сохранности данных (на компьютере), или исправности оборудования (например, система управления отопительным котлом в доме).

Недостаток – аккумулятор имеет определенную емкость. То есть, время работы ограничено. Поэтому бесперебойный источник необходим лишь для отсрочки времени: можно сохранить данные, и отключиться. Либо у вас есть время для включения резервного источника питания.

Резервный источник позволяет на 100% обеспечивать питанием объекты, при аварии на генерирующем устройстве. Это может быть автономный генератор, или резервная линия электропитания.

Для подключения требуется время, поэтому эти устройства нельзя отнести к бесперебойникам. Работа «резерва» приводит к дополнительным затратам, поэтому в качестве первичного источника питания он не используется.

Размытость понятий.

Нет четкой границы между «первичкой», «вторичкой» и резервом. Например, аккумулятор вашего планшета является источником бесперебойного питания, пока вы подключены к сети 220 вольт.

А в автономном режиме – это первичный источник. Трансформаторная подстанция (по определению – первичка), может стать резервным источником питания, если в вашем доме установлены солнечные батареи и ветрогенератор.

В начало

© 2010-2018 г.г.. Все права защищены.
Материалы, представленные на сайте, имеют ознакомительно-информационный характер и не могут использоваться в качестве руководящих документов